RF4CE有何要求

消費電子射頻(RF4CE)聯(lián)盟是針對消費類(lèi)電子產(chǎn)品遙控器的一種協(xié)議標準。松下、飛利浦、三星電子和索尼公司組成的企業(yè)聯(lián)盟正在推動(dòng)這一標準化進(jìn)程。它們的目標是，通過(guò)運用于遙控器的雙向RF通信實(shí)現高可靠性和眾多新穎功能，從而向消費者提供更多價(jià)值。

RF4CE的主要優(yōu)點(diǎn)是確保了遙控器和音頻/視頻 (A/V) 設備之間的互操作性，而紅外卻無(wú)法實(shí)現。這種協(xié)議的上層專(zhuān)為遙控器定義，而下層（包括物理層）使用IEEE 802.15.4標準。該標準被廣泛用于消費類(lèi)電子和工業(yè)市場(chǎng)的各種專(zhuān)有協(xié)議，ZigBee和6LowPAN也基于該標準。其優(yōu)點(diǎn)包括低功耗、穩健性、遠距離、2.4GHz頻帶全球部署以及成熟的器件市場(chǎng)。在對任何特定應用的射頻設備進(jìn)行評估時(shí)，需要考慮大量的參數。本文將重點(diǎn)討論那些對典型遙控應用的用戶(hù)體驗產(chǎn)生重大影響的參數。

利用RF遙控器獲得更長(cháng)的電池使用壽命
在一個(gè)遙控器系統中，遙控器通常為電池驅動(dòng)，受控設備則為電源供電。這就使得兩種設備具有不同的功耗要求。

1遙控器
遙控器一般由電池供電，這些電池可輕松提供一個(gè)IEEE 802.15.4射頻所需的適當峰值電流（大約為30mA）。更為重要的是平均功耗，2xAA電池至少1年的電池使用壽命能滿(mǎn)足電視遙控器的一般要求。但是，低功耗的RF遙控器可以很輕松地實(shí)現數年的電池使用壽命。

IEEE 802.15.4射頻標準具有三種主要的功耗形式：接收模式功耗、發(fā)送模式功耗和睡眠模式功耗。這些功耗模式對平均功耗的影響取決于其量級和各模式占用時(shí)間的乘積。實(shí)際上，設備發(fā)送數據包所花費的時(shí)間與TX模式下消耗的電流同樣重要。遙控器被看作低占空比設備，這就是說(shuō)它們大部分時(shí)候都處于睡眠模式，只是偶爾被喚醒使用射頻，如發(fā)送一條命令。然而，RF4CE等雙向RF遙控器協(xié)議實(shí)現了一些高級功能。例如，在遙控器上顯示設備狀態(tài)和分頁(yè)(paging)功能。這些功能要求遙控器在固定間隔時(shí)間內自動(dòng)喚醒，以收集受控設備數據。

可以用CC2430構建一個(gè)每天按動(dòng)按鈕50次的通用RF遙控器，其能實(shí)現分頁(yè)調度功能，而這種功能要求遙控器每隔5s醒來(lái)一次，以檢查是否正被受控設備輪詢(xún)。當沒(méi)有被命令或輪詢(xún)激活時(shí)，該設備便進(jìn)入PM2睡眠模式，并等待按鈕按下或者睡眠計時(shí)器輪詢(xún)超時(shí)來(lái)喚醒。

當未實(shí)施分頁(yè)調度功能時(shí)，能量被睡眠期間的電流消耗。這種情況下，射頻設備擁有低于 1μA的平均功耗。實(shí)際上，兩節堿性AA電池的自放電大約為1μA。

2受控設備
當一個(gè)受控A/V設備開(kāi)啟時(shí)，RF設備所用功耗一般并不大。這就是說(shuō)，它可以一直保持開(kāi)啟狀態(tài)，從而最小化接收命令的時(shí)延。但是，當受控設備處于待機模式下時(shí)，RF設備的功耗就會(huì )變大。

要獲得“能源之星”認證，電視在待機模式下的功耗就必須要（平均）低于1W。將來(lái)的一些標準和規定會(huì )有更為嚴格的要求，這樣一來(lái)，RF收發(fā)器的功耗預算就被縮減至數mA水平。降低RF收發(fā)器的功耗意味著(zhù)其不能處于一種連續接收狀態(tài)下。因此，遙控器發(fā)出開(kāi)啟命令的時(shí)延將會(huì )比受控設備開(kāi)啟時(shí)發(fā)送的命令要長(cháng)。

3共存性
圖1描述了典型的家庭配置，其由眾多2.4GHz RF設備包圍的A/V設備組成。這些設備通常包括Wi-Fi設備、無(wú)繩電話(huà)、微波爐、藍牙設備、ZigBee網(wǎng)絡(luò )等。許多設備工作在相同頻帶中時(shí)，互相之間可能會(huì )存在干擾。這些干擾會(huì )導致數據包丟失、功耗增加和通信時(shí)延。而有幾種方法可以減輕RF遙控器網(wǎng)絡(luò )中的這些影響。

圖1 典型的家庭無(wú)線(xiàn)環(huán)境

站在軟件遙控協(xié)議的立場(chǎng)上來(lái)說(shuō)，減輕干擾影響的最有效方法是頻率捷變。它是一種算法，通過(guò)改變通道來(lái)響應破損的RF鏈接，直至找到一條干擾極少的通道為止。IEEE 802.15.4標準在2.4GHz頻帶中定義了16條通道，將它們編號為11～26。通常來(lái)說(shuō)，切換到一條干擾極少的通道是有可能的；但是，干擾可能會(huì )總是存在于鄰近的一些通道中。IEEE 802.11射頻(Wi-Fi)使用了比IEEE 802.15.4更寬的通道便是一個(gè)例子。當數個(gè)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò )同時(shí)存在的時(shí)候（見(jiàn)圖2），如果您的遙控器已經(jīng)移至Wi-Fi通道干擾極少的通道20，那么有源WiFi網(wǎng)絡(luò )使用通道6時(shí)鄰近通道就會(huì )存在干擾。

圖2 IEEE 802.11和IEEE 802.15.4通道方案